達拉特旗某典型井工煤礦采煤沉陷區(qū)生態(tài)修復(fù)治理工程探討

趙學(xué)宏　高源　周媛媛

摘 要：本文分析了內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達拉特旗某典型井工煤礦采煤沉陷區(qū)的生態(tài)修復(fù)工程措施，以為煤礦安全綠色開采提供科學(xué)依據(jù)。研究認為：沉陷區(qū)實際治理面積為22.89hm2，覆土量為11.45萬m3，平整量為6.87萬m3，根據(jù)礦區(qū)生態(tài)分布情況和適宜性分析，本次礦山恢復(fù)植被選用草種為紫花苜蓿和當?shù)仉s草，所需紫花苜蓿457.8kg，當?shù)仉s草343.4kg。

關(guān)鍵詞：井工煤礦;采煤沉陷區(qū);生態(tài)修復(fù);土地復(fù)墾;達拉特旗

中圖分類號：S2

文獻標識碼：A

1 研究區(qū)概況

1.1 地形地貌

研究區(qū)地形呈西南高東北低的趨勢，海拔1000～1500m，南部是丘陵土石山區(qū)，在鄂爾多斯臺地北端，占總面積的54%，礦藏豐富，地勢起伏較大，水土流失嚴重;中部為庫布其沙漠，占總面積的19%，宜林宜牧，水土流失嚴重;北部為黃河沖積平原，占總面積的27%，地勢平坦，是國家商品糧基地和國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)區(qū)。

1.2 氣候特征

研究區(qū)屬典型溫帶大陸性氣候，年均日照時數(shù)3000h，年均氣溫6.1～7.1℃，極端最高氣溫39.6℃，極端最低氣溫-30.3℃。平均相對濕度54%，蒸發(fā)量2130.5mm，無霜期135～150d，年均降水量240～360mm，降水主要集中在7—9月份。最大積雪厚度380mm，年平均風(fēng)速2.7m/s。

1.3 土壤類型

研究區(qū)在內(nèi)蒙古生態(tài)功能區(qū)劃中屬于庫布其沙地東段沙地植被防風(fēng)固沙生態(tài)屏障功能區(qū)。地帶性土壤有栗鈣土、棕鈣土、栗褐土;非地帶性土壤以風(fēng)沙土為主，其次是灰漠土、淤灌土、鹽土等。

1.4 植被情況

治理區(qū)土壤沙漠化較嚴重，地表大部為黃土覆蓋，海拔1000～1500m;地帶性植被類型為典型草原植被。鄂爾多斯臺地基本為流動和半固定沙丘，風(fēng)沙土在全旗土壤中占絕對比重，質(zhì)地與生產(chǎn)性能不良，僅長一些沙蒿、灌木和雜草，水土流失嚴重。治理區(qū)所在地區(qū)土壤貧瘠而干旱，植被稀少。

1.5 水文地質(zhì)

本井田主要開采煤層位于當?shù)厍治g基準面以下，但附近無大的地表水體，地形有利于自然排水。淺部第4系松散層分布極不均勻，厚度為0～44.70m，主要為透水不含水層，在地勢平坦開闊的河谷地帶，含有孔隙潛水。深部煤系地層巖石裂隙不發(fā)育，地下水補給條件差，地下水以靜儲量為主。本井田水文地質(zhì)類型為二類二型，即以孔隙、裂隙含水層為主的水文地質(zhì)條件中等的礦床。

1.6 地區(qū)經(jīng)濟

煤礦位于鄂爾多斯市東勝區(qū)西北部的達拉特旗昭君鎮(zhèn)境內(nèi)，距東勝區(qū)僅35km。近幾年隨著地方經(jīng)濟的不斷發(fā)展，投資環(huán)境得到較大改善，道路交通、電力設(shè)施已初具規(guī)模。區(qū)域內(nèi)居民以從事農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)為主，經(jīng)濟收入比較可觀，是當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展較快的地區(qū)之一。

2 礦區(qū)治理環(huán)境分析

2.1 治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)場實地調(diào)查，經(jīng)過多年井下開采，地面已形成采空沉陷區(qū)。按照治理區(qū)對礦山地質(zhì)災(zāi)害、占用損毀土地、含水層破壞、地形地貌景觀4大類礦山地質(zhì)環(huán)境問題進行論述[1-3]。地質(zhì)災(zāi)害影響現(xiàn)狀：治理區(qū)位于高頭窯煤礦的采空沉陷區(qū)內(nèi);根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，存在地表裂隙、地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。含水層影響現(xiàn)狀：本區(qū)域地下存在大面積采空區(qū)，采空區(qū)破壞了基巖裂隙水含水層的結(jié)構(gòu)使各含水層間產(chǎn)生了水力聯(lián)系，但由于礦區(qū)內(nèi)的含水層富水性弱，對含水層影響程度較輕。對地形地貌景觀影響現(xiàn)狀：本區(qū)域已引發(fā)地表裂隙及地面塌陷等地質(zhì)環(huán)境問題，對地形地貌景觀影響嚴重。土地資源影響現(xiàn)狀：本區(qū)域?qū)ν恋刭Y源影響程度較輕。

2.2 治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境預(yù)測

研究區(qū)主要在地面沉陷區(qū)范圍內(nèi)，對其進行排矸，然后在矸石場上部進行覆土，恢復(fù)植被，達到沉陷區(qū)治理的目的。地質(zhì)災(zāi)害影響預(yù)測：排矸場最終坡角為22°，最終邊坡安全穩(wěn)定系數(shù)滿足要求，因此排矸場對地質(zhì)災(zāi)害影響程度較輕。含水層影響預(yù)測：主要是在沉陷區(qū)進行排矸，排矸工程位于地下含水層之上，因此排矸場對含水層結(jié)構(gòu)影響程度較輕;排矸場雨水不會滲到地下，對地下水水質(zhì)無影響;因此未來排矸工程對地下水水質(zhì)影響程度較輕。地形地貌景觀影響預(yù)測：排矸場覆土，恢復(fù)治理，達到沉陷區(qū)治理的目的，未來排矸場對地形地貌景觀影響較輕。土地資源影響預(yù)測：對排矸場覆土，進行植被恢復(fù)，達到生態(tài)修復(fù)的目的，對土地資源影響程度較輕。

2.3 治理區(qū)生態(tài)修復(fù)方法

本工程地面沉陷治理方法采用煤礦選煤廠洗選產(chǎn)生的煤矸石對沉陷區(qū)溝谷進行填充、黃土覆蓋、壓實、平整方式將地貌重塑后，最終將整治后的土地恢復(fù)為人工牧草地[4，5]。地面沉陷治理方案采用土壤重構(gòu)原理，把表土重構(gòu)在回填矸石上部，使上部土層仍然在上部，下部巖層仍在下部，表土覆土厚度0.5m。矸石填充過程中，每5m厚夾蓋黃土1層（厚度為0.5m）。頂部每成型1個平臺進行統(tǒng)一覆土，并系統(tǒng)改造1次。通過對土地進行平整并根據(jù)土地適宜性評價將土地恢復(fù)成人工牧草地，達到沉陷區(qū)綠化、土地綜合利用、改善環(huán)境的生態(tài)效果。

3 治理區(qū)生態(tài)修復(fù)工程及工程量估算

3.1 土地復(fù)墾適宜性評價

本期恢復(fù)治理主要復(fù)墾區(qū)域為排矸場。本方案共選出地形坡度、排灌條件、有效土層厚度、土壤質(zhì)地、損毀程度、降雨量、區(qū)位條件（道路設(shè)施）等7項參評因子，依據(jù)適宜性等級評定結(jié)果，綜合分析本次治理及復(fù)墾責(zé)任區(qū)自然條件和社會條件，結(jié)合公眾意見和政策因素，并考慮工程施工難易程度以及技術(shù)可行性等方面的因素，確定本期治理及復(fù)墾責(zé)任區(qū)最終復(fù)墾方向為草地，草種選擇適合當?shù)厣L的紫花苜蓿，具有一定經(jīng)濟效益。通過生態(tài)治理區(qū)水土資源平衡分析可知，本治理項目覆土區(qū)域覆土厚度50mm，土源取自原沉陷區(qū)治理工程中剝離的表土，復(fù)墾過程中用水主要取自礦井處理后的水。

3.2 排矸場排棄工程

排矸場排棄工程結(jié)束后，在其邊坡和平臺覆土并平整，覆土厚度為50mm，平整厚度為30mm，然后種草恢復(fù)植被。

3.3 排矸場地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程量估算

沉陷區(qū)面積20hm2，后期排矸過程與北部已有排矸場進行合并，故排矸場實際治理面積為22.89hm2。排矸場臺階平臺和邊坡覆土面積22.89hm2，覆土厚度50mm，覆土量11.45萬m3;排矸場臺階平臺和邊坡平整面積22.89hm2，平整厚度30mm，平整量6.87萬m3;根據(jù)礦區(qū)生態(tài)分布情況和適宜性分析，本次礦山恢復(fù)植被選用草種為紫花苜蓿和當?shù)仉s草，所需紫花苜蓿457.8kg，當?shù)仉s草343.4kg。經(jīng)測算，覆土綠化工程施工費預(yù)計為173萬元。

3.4 水土流失防治措施

每個治理區(qū)防治措施都以植物措施為主，主體工程采取的措施主要包括表土覆蓋和治理區(qū)植被恢復(fù)措施[6，7]。平臺及臺階設(shè)排水溝，周邊平臺周邊設(shè)置擋水圍埂，最終平臺設(shè)置網(wǎng)絡(luò)圍埂;為防止治理區(qū)遭受風(fēng)蝕和水蝕，對治理區(qū)回填、整平和覆土后采取種草恢復(fù)植被措施，邊坡采用沙柳網(wǎng)格護坡，尺寸2m×2m，網(wǎng)格內(nèi)撒播苜蓿。平臺布設(shè)30m×20m的網(wǎng)格圍埂，網(wǎng)格內(nèi)撒播苜蓿。表土堆放場地最終也進行綠化，恢復(fù)植被;為減少施工過程中因風(fēng)蝕造成的水土流失，在風(fēng)季施工期內(nèi)，增加灑水降塵措施。

參考文獻

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（責(zé)任編輯 周康）